Monel K 500 Legierung K 500 N05500 2.4375

Die Monel-Nickel-Kupfer-Legierung K-500 vereint die hervorragenden Korrosionsbeständigkeit charakteristisch für Mone 400 mit den zusätzlichen Vorteilen einer höheren Festigkeit und Härte. Die erhöhte Eigenschaften erhält man durch Addition Aluminium und Titan zum Nickel-Kupfer Basis und durch Erhitzen unter kontrollierten Bedingungen, so dass submikroskopische Partikel aus Ni3 (Ti, Al) in der gesamten Matrix ausgeschieden werden. Die thermische Verarbeitung zur Erzielung Niederschlag wird gemeinhin als Altershärtung oder Alterung bezeichnet.

Die Legierung K-500 hat etwa die doppelte Zugfestigkeit und verdreifachen die Streckgrenze von Alloy 400. Die Festigkeit von Alloy K-500 wird bis zu 1200 Grad Fahrenheit beibehalten, bleibt aber duktil und zäh bis zu Temperatur von -400 Grad Fahrenheit. Die Legierung K-500 ist außerdem bis -200 Grad Celsius unmagnetisch. Weitere Merkmale von Alloy K-500 sind hervorragende Korrosionsbeständigkeit in einer breiten Palette von Chemie und Meeresumgebungen, von Salzen und Laugen, nicht oxidierenden Säuren bis hin zu reinem Wasser. Alloy K-500 ist nicht magnetisch und funkenbeständig. Es wird außerdem empfohlen, dass Alloy K-500 geglüht wenn es geschweißt wird, und dass alle Schweißnähte Stressabbau vor der Alterung.

Monel K500 ist eine ausscheidungshärtbare Nickel-Kupfer-Legierung, die die hervorragenden Korrosionsbeständigkeit Eigenschaften von Monel 400 mit dem zusätzlichen Vorteil einer höheren Festigkeit und Härte. Diese verstärkten Eigenschaften, Festigkeit und Härte, werden durch den Zusatz von Aluminium und Titan auf der Nickel-Kupfer-Basis und durch eine thermische Behandlung, die eine Ausscheidung bewirkt, typischerweise Aushärtung oder Alterung genannt.

Diese Nickellegierung ist funkenbeständig und bis -200° F unmagnetisch. Es ist jedoch möglich, während der Verarbeitung eine magnetische Schicht auf der Oberfläche des Materials zu entwickeln. Aluminium und Kupfer kann beim Erhitzen selektiv oxidiert werden, wobei eine magnetische, nickelhaltige Schicht auf der Außenseite zurückbleibt. Durch Beizen oder Eintauchen in Säure kann die magnetisch und die nichtmagnetischen Eigenschaften wiederherzustellen.

Im ausgehärteten Zustand neigt Monel K-500 stärker zu Spannungsrisskorrosion in einigen Umgebungen als Monel 400. Die Legierung K-500 hat etwa die dreifache Streckgrenze und die doppelte Zugfestigkeit im Vergleich zur Legierung 400. Außerdem kann sie weiter verstärkt werden durch Kaltumformung vor Ausscheidungshärtung. Die Stärke dieses Nickel-Stahl-Legierung wird bis 1200° F gehalten, bleibt aber bis zu Temperaturen von 400° F duktil und zäh. Sein Schmelzbereich beträgt 2400-2460° F.Korrosionsbeständigkeit

Die Korrosionsbeständigkeit der Monel-Legierung K-500 entspricht im Wesentlichen derjenigen der Legierung 400 mit der Ausnahme, dass die Legierung K-500 im ausgehärteten Zustand eine größere Tendenz zu Spannungsrisskorrosion in einigen Umgebungen. Die Monel-Legierung K-500 hat sich als beständig gegenüber einer Sauergasumgebung erwiesen. Nach 6 Tagen ununterbrochenen Eintauchens in gesättigte (3500 ppm) Schwefelwasserstofflösungen bei sauren und basischen pH-Werten (zwischen 1,0 und 11,0) zeigten U-Bogen-Proben aus ausgehärtetem Blech keine Risse. Es gab einige fest haftende schwarze Zunder. Die Härte der Proben lag zwischen 28 und 40 Rc.

Die Kombination aus sehr niedrigen Korrosionsraten in schnell fließendem Meerwasser und hoher Festigkeit macht die Legierung K-500 besonders geeignet für Wellen von Kreiselpumpen im Schiffsbetrieb. In stagnierendem oder langsam fließendem Meerwasser kann Verschmutzung auftreten, gefolgt von Lochfraß, aber dieser Lochfraß verlangsamt sich nach einem recht schnellen Anfangsangriff.

Monel K500 Legierung Spezifikation:

ASME SB163 Standard Specification for Seamless Nickel and Nickel Alloy Condenser and Heat-Exchanger Tubes

ASME SB165 Standard-Spezifikation für nahtlose Rohre aus Nickel-Kupfer-Legierung (UNS N04400)*

ASME SB167 Standard-Spezifikation für Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen, Nickel-Chrom-Kobalt-Molybdän-Legierung (UNS N06617) und Nickel-Eisen-Chrom-Wolfram-Legierung (UNS N06674) Nahtlose Rohre und Leitungen

ASME SB407 Standard-Spezifikation für nahtlose Rohre aus Nickel-Eisen-Chrom-Legierungen

ASME SB423 Standard-Spezifikation für nahtlose Rohre aus Nickel-Eisen-Chrom-Molybdän-Kupfer-Legierung (UNS N08825, N08221 und N06845)

ASME SB444 Standard-Spezifikation für Rohre aus Nickel-Chrom-Molybdän-Columbium-Legierungen (UNS N06625 und UNS N06852) und Nickel-Chrom-Molybdän-Silizium-Legierungen (UNS N06219)

ASME SB622 Standard Specification for Seamless Nickel and Nickel-Cobalt Alloy Pipe and Tube

ASME SB668 UNS N08028 Nahtlose Rohre und Schläuche

ASME SB690 Standard Specification for Iron-Nickel-Chrom-Molybdenum Alloys (UNS N08366 and UNS N08367) Seamless Pipe and Tube

ASME SB729 Standard-Spezifikation für nahtlose Rohre aus den Nickellegierungen UNS N08020, UNS N08026 und UNS N08024

Monel K 500 Merkmale

• Korrosionsbeständigkeit in einem breiten Spektrum von maritimen und chemischen Umgebungen. Von reinem Wasser bis zu nicht oxidierenden Mineralsäuren, Salzen und Laugen.
• Ausgezeichneter Widerstand gegen hohe Geschwindigkeiten Meerwasser
• Widerstandsfähig gegen Sauergasumgebung
• Ausgezeichnet mechanische Eigenschaften von Temperaturen unter dem Gefrierpunkt bis zu etwa 480°C
• Nicht-magnetische Legierung

Monel K 500 Anwendungen

• Sauergas-Serviceanwendungen
• Sicherheitsaufzüge und Ventile für die Öl- und Gasproduktion
• Werkzeuge und Instrumente für Ölbohrungen, wie Bohrgestänge
• Ölquellen-Industrie
• Rakel und Schaber
• Ketten, Kabel, Federn, Ventilgarnituren, Befestigungselemente für den Schiffsbetrieb
• Pumpe Wellen und Laufräder im Schiffsbetrieb

Fertigung mit Monel K-500

Monel K-500 lässt sich mit handelsüblichen Verfahren leicht herstellen.

Das Schweißen der Legierung K-500 erfolgt am besten mit dem Wolfram-Lichtbogen-Schweißverfahren. Es wird empfohlen, dass Monel K-500 geglüht wird, wenn es geschweißt wird und dass alle Schweißnähte vor der Alterung spannungsfrei gemacht werden.

Schwere Bearbeitungen an dieser Legierung lassen sich am besten im geglühten oder warmverformten und abgeschreckten Zustand durchführen. Ausgehärtetes Material kann jedoch bis zu engen Toleranzen und feinen Oberflächen fertig bearbeitet werden. Daher wird empfohlen, das Material mit leichtem Übermaß zu bearbeiten, auszuhärten und dann auf Maß fertig zu bearbeiten. Während des Aushärtens kommt es zu einer leichten, dauerhaften Kontraktion, aber aufgrund der niedrigen Temperaturen und der langsamen Abkühlung tritt kaum Verzug auf.

Monel K 500 Chemische Zusammensetzung, %

Monel K 500 Spezifikationen und Bezeichnungen

UNS N05500
BS 3072-3076 (NA18)
ASME Kesselgesetzbuch Abschnitt VIII
SAE AMS 4676
MIL-N-24549 DIN 17743, 17752, 17754
Werkstoff Nr. 2.4375
QQ-N-286
NACE MR-01-75

Monel K 500Mechanische Eigenschaften

Typische Zugfestigkeitseigenschaften von geglühtem Material bei Raumtemperatur

Monel K 500 Physikalische Eigenschaften

Monel K 500Wärmebehandlung

Das Glühen dient sowohl der Erweichung der Matrix nach der Bearbeitung als auch der Lösung der Aushärtungsphase. Eine angemessene Erweichung kann bereits bei Temperaturen von 1400-1600°F erreicht werden, doch wird für eine optimale Reaktion auf die anschließende Aushärtung eine Erwärmung auf 1800°F für warmgefertigte Produkte und 1900°F für kaltgezogene Produkte empfohlen. Das Kornwachstum wird oberhalb von 1800°F ziemlich schnell, und wenn ein feinkörniges Gefüge gewünscht wird, sollte die Erwärmungszeit bei diesen höheren Temperaturen auf ein Minimum beschränkt werden.

Für ein optimales Alterungsverhalten und maximale Weichheit ist es wichtig, dass eine wirksame Wasserabschreckung von der Heiztemperatur ohne Verzögerung erfolgt. Ein verspätetes oder zu langsames Abschrecken kann zu einer teilweisen Ausfällung der Aushärtungsphase und einer anschließenden Beeinträchtigung der Alterungsreaktion führen. Die Zugabe von etwa 2% Volumenprozent Alkohol zum Wasser minimiert die Oxidation und erleichtert das Beizen.

Die folgenden Aushärtungsverfahren werden empfohlen, um die besten Eigenschaften zu erzielen.

• 1. weiches Material (140-180 Brinell, 75-90 RB). 16 Stunden lang bei 1100 bis 1125°F halten, dann Abkühlung im Ofen mit einer Geschwindigkeit von 15 bis 25°F pro Stunde auf 900°F. Die Abkühlung von 900°F auf Raumtemperatur kann durch Kühlen im Ofen oder an der Luft oder durch Abschrecken erfolgen, wobei die Abkühlgeschwindigkeit keine Rolle spielt. Dieses Verfahren eignet sich für Schmiedestücke in geschmiedetem Zustand und für abgeschreckte oder geglühte Schmiedestücke, für geglühte oder warmgewalzte Stangen und große kaltgezogene Stangen (mit einem Durchmesser von mehr als 1-1/2″) sowie für Weichstahldraht und -band.
• 2. Mäßig kaltverformtes Material (175-250 Brinell, 8-25 RB). 8 Stunden oder länger bei 1100 bis 1125°F halten, dann Abkühlung auf 900°F mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 15 bis 25°F pro Stunde. Höhere Härten lassen sich durch eine Haltezeit von bis zu 16 Stunden erreichen, insbesondere wenn das Material nur leicht kaltverformt wurde. Als allgemeine Regel gilt, dass Material mit einer Anfangshärte von 175-200 Brinell die vollen 16 Stunden gehalten werden sollte. Material, das sich dem oberen Wert von 250 Brinell (25Rc) sollte in 8 Stunden die volle Härte erreichen. Diese Verfahren gelten für kaltgezogene Stangen, haftharte Streifen, kaltverformte Stücke und Draht mit mittlerer Temperatur.
• 3. Vollständig kaltverformtes Material (260-325 Brinell, 25-35 Rc). 6 Stunden oder länger bei 980 bis 1000°F halten und anschließend auf 900°F abkühlen mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 15 bis 25°F pro Stunde. In einigen Fällen etwas höher Härte erhalten werden (insbesondere bei Material nahe dem unteren Ende der Härte Bereich) durch 8- bis 10-stündiges Halten bei Temperatur. Dieses Verfahren eignet sich für federgehärtetes Band, Federdraht oder stark kaltverformt Stücke wie kleine, kaltgeformte Kugeln.
  HINWEIS: Die Abkühlung kann in Schritten von 100°F erfolgen, wobei der Ofen bei jedem Schritt 4 bis 6 Stunden gehalten wird. Verfahren 1 könnte zum Beispiel 16 Stunden bei 1100°F + 4 bis 6 Stunden bei 1000°F + 4 bis 6 Stunden bei 900°F sein. Die unter 1, 2 und 3 beschriebenen Verfahren führen jedoch in der Regel zu besseren Eigenschaften. 
  In manchen Fällen kann es erwünscht sein, die Wärmebehandlung Zeit, entweder um Kosten zu sparen oder um Zwischeneigenschaften zu erhalten. Es ist schwierig, spezifische Empfehlungen zu geben, die das gesamte Spektrum der Möglichkeiten abdecken würden. Das beste Verfahren ist die Durchführung von Pilotversuchen an Probestücken, die den Querschnitt des zu härtenden Materials wiedergeben.

Material, das über einen nennenswerten Zeitraum im Temperaturbereich von 1100°F bis zum Zeitpunkt und der Temperatur der Einwirkung erhitzt wurde. Überaltertes Material hat geringere mechanische Eigenschaften als richtig gealtertes Metall, und die Eigenschaften können durch nachfolgende Alterungsbehandlungen nicht verbessert werden. Um überaltertes Material zu verfestigen, muss es lösungsgeglüht (1800-1900°F) werden, um die alterungshärtenden Bestandteile wieder aufzulösen, und dann erneut gealtert werden. Alle Vorteile der Kaltverformung gehen beim Glühen verloren. Die höchste erreichbare Festigkeit ist die, die dem geglühten und gealterten Zustand entspricht.

Material, das auf maximale Härte ausgehärtet wurde, zeigt keine nennenswerte Veränderung seiner Eigenschaften, wenn es erneut auf eine beliebige Temperatur bis zu der Temperatur, bei der die ursprüngliche Härte erreicht wurde, erhitzt oder gehalten wird. Wärmebehandlung durchgeführt wurde. Es kann zu einer geringfügigen Erhöhung der Eigenschaften kommen, wenn die Abkühlungsrate in der ursprünglichen Wärmebehandlung war zwischen 1050 und 800°F zu schnell. Wird das gehärtete Material anschließend auf über 1100°F erhitzt und dann abgekühlt, kommt es zu einer Verschlechterung der Eigenschaften. Die gehärtete Monel-Legierung K-500 wurde einer lang anhaltenden Erwärmung auf 800°F unterzogen. Während des ersten Monats trat eine weitere langsame Alterung auf, aber die fortgesetzte Erwärmung führte zu keiner weiteren signifikanten Veränderung der Eigenschaften.

Monel K 500 Bearbeitung

Schwere Bearbeitungen an der Legierung K-500 lassen sich am besten durchführen, wenn sich das Material im geglühten oder warmverarbeiteten Zustand befindet und Abschrecken Zustand. Ausgehärtetes Material kann jedoch mit engen Toleranzen fertigbearbeitet und feinbearbeitet werden. Es wird daher empfohlen, das Material mit leichtem Übermaß zu bearbeiten, zu härten und dann auf Maß fertig zu bearbeiten. Während des Aushärtens kommt es zu einer leichten permanenten Kontraktion (ca. 0,0002 in/in), aber aufgrund des geringen Verzugs tritt kaum Verzug auf. Temperatur und langsame Abkühlungsraten.